KR20220098532A - Wearable Assistance Device - Google Patents

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KR20220098532A
KR20220098532A KR1020210000333A KR20210000333A KR20220098532A KR 20220098532 A KR20220098532 A KR 20220098532A KR 1020210000333 A KR1020210000333 A KR 1020210000333A KR 20210000333 A KR20210000333 A KR 20210000333A KR 20220098532 A KR20220098532 A KR 20220098532A
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Abstract

The present invention relates to a wearable assistance device capable of providing various degrees of freedom for a hip joint according to various movements of a hip joint or a lower extremity of a wearer. The assistance device includes a body unit; a pair of hip joint actuators; and a thigh support unit, wherein the body unit includes an extension member, the extension member of the body unit is rotatably coupled to the hip joint actuators in a z-axis direction, and the sliding displacement of the rotation center of the thigh support unit is possible.

Description

착용형 보조장치{Wearable Assistance Device}Wearable Assistance Device

본 발명은 착용형 보조장치에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 발명은 착용자의 고관절 또는 하지의 다양한 움직임에 따라 다양한 고관절 자유도를 제공할 수 있는 착용형 보조장치에 관한 것이다.The present invention relates to a wearable assistive device. More particularly, the present invention relates to a wearable auxiliary device capable of providing various degrees of freedom in the hip joint according to various movements of the wearer's hip or lower extremities.

최근 일상 생활이 불가능한 신체능력을 가진 장애인, 환자 또는 노약자를 위한 착용형 보조장치 또는 체력이나 신체능력을 강화하기 위한 산업용 또는 군사용 착용형 보조장치의 개발이 진행되고 있다.In recent years, the development of wearable assistive devices for the disabled, patients, or the elderly with physical abilities that are impossible for daily living, or industrial or military wearable assistive devices for enhancing physical strength or physical ability is in progress.

이러한 착용형 보조장치의 경우, 배터리와 컨트롤러 등이 구비되며 착용자의 등에 장착되는 본체, 각각의 관절을 구동하기 위한 관절 구동기, 각각의 관절 구동기에 연결되고 착용자의 대퇴 또는 하퇴를 지지하기 위한 지지유닛을 포함하는 형태가 주를 이루고 있다.In the case of such a wearable auxiliary device, a main body equipped with a battery and a controller and mounted on the wearer's back, a joint actuator for driving each joint, a support unit connected to each joint actuator and supporting the thigh or lower leg of the wearer The predominant form contains

이러한 착용형 보조장치의 경우, 착용자의 관절 근방에 관절 구동기를 배치하고 착용자의 보행동작에 따라 착용자의 대퇴 또는 하퇴에 보조토크 형태의 보조력을 제공하여 착용자의 보행을 보조할 수 있다.In the case of such a wearable assistive device, it is possible to assist the wearer's walking by disposing a joint actuator in the vicinity of the wearer's joints and providing an assistive torque in the form of an assisting torque to the wearer's thigh or lower leg according to the wearer's gait motion.

3차원 좌표 공간에서 착용자가 x축 방향으로 보행한다고 가정하는 경우, 각각의 관절 구동기는 고관절 및 슬관절의 보행 방향인 x축 방향 및 수직 방향인 z축 방향과 평행한 y축을 중심으로 회전하며 보조력을 제공하도록 설계될 수 있다.If it is assumed that the wearer walks in the x-axis direction in the three-dimensional coordinate space, each joint actuator rotates around the y-axis parallel to the x-axis direction, which is the walking direction of the hip and knee joints, and the y-axis, which is perpendicular to the z-axis direction. can be designed to provide

즉, 관절 구동기는 로터리 모터 형식의 구동기가 채용되어 역시 착용자의 보행시 관절의 회전 방향에 대응하는 y축 중심으로 회전되어 구동력을 제공할수 있다.That is, the joint actuator is a rotary motor type actuator is employed, and is rotated around the y-axis corresponding to the rotational direction of the joint when the wearer walks to provide driving force.

외골격 하체 보조장치의 경우 고관절 외측에 관절구동기가 구비되어 y축 방향 구동토크를 발생시키고 착용자의 대퇴를 감싸는 대퇴 지지유닛을 통해 보조력을 착용자의 대퇴에 전달할 수 있다.In the case of the exoskeleton lower body auxiliary device, a joint actuator is provided on the outside of the hip joint to generate a y-axis driving torque and transmit auxiliary force to the wearer's thigh through the femoral support unit surrounding the wearer's thigh.

신체의 고관절은 모터 방식의 구동기와 달리 y축 중심 회전 동작 이외에도 대퇴 또는 하지의 x축 중심 외전 또는 내전 그리고 z축 중심 비틀임이 가능하고, 대퇴골 상단으로 정의될 수 있는 고관절 회전 중심은 신체 내부에 존재하므로 고관절 구동기의 회전 중심과 일치하지 않으므로, 착용자가 단순히 대퇴를 y축 중심으로 회전시키는 동작 이외에 착용자의 대퇴의 내전, 외전 또는 비틀림 등의 동작이 발생되는 경우 외골격 구조의 하체 보조장치가 그러한 관절 자유도를 제공하지 못하여 불편함 또는 통증을 느낄 수 있다.Unlike the motor-type actuator, the hip joint of the body can perform x-axis abduction or adduction of the femur or lower extremity in addition to the y-axis rotation, and the z-axis rotation, and the hip joint rotation center that can be defined as the top of the femur exists inside the body. Therefore, since it does not coincide with the rotation center of the hip joint actuator, when motions such as adduction, abduction, or torsion of the wearer's thigh occur other than the motion of the wearer simply rotating the femur around the y-axis, the exoskeleton-structured lower body auxiliary device provides such joint freedom You may feel discomfort or pain if you do not provide it.

특히, 장애인 또는 환자 등을 위한 보조로봇이 아니라 군사용 또는 산업용 착용형 보조장치의 경우, 신체의 움직임을 더 빠르게 하거나 더 큰 힘을 보조하도록 개발되고 있으며, 이러한 착용형 보조장치의 경우 고관절의 다양한 움직임에 대한 기구적 관절 자유도가 요구된다.In particular, in the case of military or industrial wearable assistive devices, rather than assistive robots for the disabled or patients, they are being developed to make the body move faster or to support greater force. In the case of these wearable assistive devices, various movements of the hip joint The degree of mechanical joint freedom is required.

본 발명은 착용자의 고관절 또는 하지의 다양한 움직임에 따라 다양한 고관절 자유도를 제공할 수 있는 착용형 보조장치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.An object of the present invention is to provide a wearable auxiliary device capable of providing various degrees of freedom of the hip joint according to various movements of the wearer's hip or lower extremities.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 착용자의 허리 영역을 감싸며 장착되고, 착용자의 고관절 측면 영역으로 연장되는 몸체유닛; 상기 몸체유닛 양 외측 단부에 장착되는 한 쌍의 고관절 구동기; 및, 상기 고관절 구동기에 의하여 구동되며, 착용자의 대퇴에 회전 보조력을 제공하는 대퇴 지지유닛;을 포함하고, 상기 몸체유닛은 적어도 하나의 가로바, 상기 가로바에 슬라이딩 가능하게 장착되는 슬라이딩 블록 및 상기 슬라이딩 블록에 z축 중심 회전 가능하게 체결되며 착용자의 측면 영역으로 연장되는 연장부재;를 포함하며, 상기 몸체유닛의 연장부재는 착용자의 대퇴 또는 하지의 z축 중심 회전에 따라 함께 외전 또는 내전되도록 상기 고관절 구동기와 z축 중심 회전 가능하게 체결되고, 상기 대퇴 지지유닛의 회전 중심이 슬라이딩 변위 가능한 것을 특징으로 하는 하체 보조장치를 제공할 수 있다. In order to solve the above problems, the present invention is mounted to surround the waist region of the wearer, the body unit extending to the hip joint side region of the wearer; a pair of hip joint actuators mounted on both outer ends of the body unit; and a femoral support unit driven by the hip joint actuator and providing rotational assisting force to the wearer's thigh, wherein the body unit includes at least one transverse bar, a sliding block slidably mounted to the transverse bar, and the It includes an extension member that is rotatably fastened to the sliding block on the z-axis and extends to the side area of the wearer, wherein the extension member of the body unit is abducted or adducted together according to the z-axis rotation of the wearer's thighs or lower limbs. It is possible to provide a lower body auxiliary device that is rotatably fastened to the hip joint actuator and the z-axis, and the rotation center of the femoral support unit is slidably displaceable.

또한, 상기 연장부재가 외측으로 회전되는 경우, 전개되는 연장부재에 연결된 슬라이딩 블록은 상기 가로바의 중심부 방향으로 슬라이딩될 수 있다.In addition, when the extension member is rotated outward, the sliding block connected to the expanded member may slide toward the center of the horizontal bar.

그리고, 상기 연장부재가 내측으로 회전되는 경우, 접히는 연장부재에 연결된 슬라이딩 블록은 상기 가로바의 외측 방향으로 슬라이딩될 수 있다.And, when the extension member is rotated inward, the sliding block connected to the folding extension member may slide in an outer direction of the horizontal bar.

여기서, 상기 가로바의 중심부 및 양단에 스토퍼 부재가 장착되어, 각각의 슬라이딩 블록의 슬라이딩 범위가 구획될 수 있다.Here, the stopper member is mounted on the center and both ends of the cross bar, the sliding range of each sliding block can be partitioned.

이 경우, 상기 고관절 구동기는 상기 연장부재의 외측 단부 하부에 장착될 수 있다.In this case, the hip joint actuator may be mounted below the outer end of the extension member.

그리고, 상기 고관절 구동기는 상기 연장부재 외측 단부에 하방으로 연결되는 구동기 장착부재에 장착될 수 있다.In addition, the hip joint actuator may be mounted on a actuator mounting member that is connected downwardly to the outer end of the extension member.

또한, 상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 착용자의 허리 영역을 감싸며 장착되고, 착용자의 고관절 측면 영역으로 연장되는 몸체유닛; 상기 몸체유닛 양 외측 단부에 장착되는 한 쌍의 고관절 구동기; 및, 상기 고관절 구동기에 의하여 구동되며, 착용자의 대퇴에 회전 보조력을 제공하는 대퇴 지지유닛;을 포함하고, 상기 몸체유닛은 적어도 하나의 가로바, 상기 가로바에 슬라이딩 가능하게 장착되는 슬라이딩 블록, 상기 슬라이딩 블록에 z축 중심 회전 가능하게 체결되며 착용자의 측면 영역으로 연장되는 연장부재;를 포함하고, 상기 대퇴 지지유닛은 착용자의 대퇴의 x축 중심 외전 또는 내전에 따라 함께 외전 또는 내전되도록 상기 고관절 구동기에 대하여 회전 가능하게 체결되며, 상기 대퇴 지지유닛은 대퇴의 x축 중심 외전 또는 내전에 따라 슬라이딩 방식으로 상기 고관절 구동기와의 연결길이가 가변되는 것을 특징으로 하는 하체 보조장치를 제공할 수 있다.In addition, in order to solve the above problems, the present invention is mounted to surround the waist region of the wearer, the body unit extending to the hip joint side region of the wearer; a pair of hip joint actuators mounted on both outer ends of the body unit; and a femoral support unit driven by the hip joint actuator and providing rotational assisting force to the wearer's thigh, wherein the body unit includes at least one transverse bar, a sliding block slidably mounted to the transverse bar, and the It includes an extension member that is rotatably fastened to the sliding block on the z-axis and extends to the side area of the wearer, wherein the femoral support unit is abducted or adducted together according to the x-axis central abduction or adduction of the wearer's thigh. It is rotatably fastened with respect to the femoral support unit can provide a lower body auxiliary device, characterized in that the connection length with the hip joint actuator is variable in a sliding manner according to the x-axis central abduction or adduction of the femur.

그리고, 상기 고관절 구동기는 대퇴 지지유닛의 외전 또는 내전을 허용하는 내외전 유닛을 매개로 상기 대퇴 지지유닛과 체결될 수 있다.In addition, the hip joint actuator may be coupled to the femoral support unit via an external/external unit that allows abduction or adduction of the femoral support unit.

여기서, 상기 내외전 유닛은 상기 고관절 구동기의 출력부재와 체결되는 경첩부재 및 상기 경첩부재에 x축 중심으로 회전 가능하게 체결되는 슬라이딩 부재;를 포함하여 구성될 수 있다.Here, the external/external unit may include a hinge member coupled to the output member of the hip joint actuator and a sliding member rotatably coupled to the hinge member around the x-axis.

이 경우, 상기 대퇴 지지유닛에 슬라이딩 레일이 구비되고, 상기 내외전 유닛의 슬라이딩 부재가 상기 슬라이딩 레일에 슬라이딩 가능하게 체결될 수 있다.In this case, a sliding rail may be provided on the femoral support unit, and the sliding member of the external/external unit may be slidably fastened to the sliding rail.

그리고, 상기 고관절 구동기는 상기 연장부재의 외측 단부 하부에 장착될 수 있다.And, the hip joint actuator may be mounted below the outer end of the extension member.

여기서, 상기 고관절 구동기는 상기 연장부재 외측 단부에 하방으로 연결되는 구동기 장착부재에 장착될 수 있다.Here, the hip joint actuator may be mounted on a actuator mounting member that is connected downwardly to the outer end of the extension member.

도 1은 본 발명에 따른 착용형 보조장치의 정면 사시도를 도시하며, 도 2는 도 1에 도시된 착용형 보조장치의 후면 사시도를 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 착용형 보조장치의 고관절 구조 및 대퇴 지지유닛의 사시도를 도시한다.
도 4는 도 3에 도시된 고관절 구조 및 대퇴 지지유닛이 z축 중심으로 외측으로 회전된 상태의 사시도를 도시하며, 도 5는 도 3에 도시된 고관절 구조 및 대퇴 지지유닛이 z축 중심 내측으로 회전된 상태의 사시도를 도시한다.
도 6은 도 3에 도시된 고관절 구조 및 대퇴 지지유닛이 x축 중심 내전된 상태의 사시도를 도시한다.
도 7은 도 3에 도시된 고관절 구조 및 대퇴 지지유닛이 x축 중심 외전된 상태의 사시도를 도시한다.
Figure 1 shows a front perspective view of the wearable auxiliary device according to the present invention, Figure 2 shows a rear perspective view of the wearable auxiliary device shown in FIG.
Figure 3 shows a perspective view of the hip joint structure and the femoral support unit of the wearable auxiliary device according to the present invention.
4 is a perspective view showing the hip joint structure and the femoral support unit shown in FIG. 3 rotated outward about the z-axis, and FIG. 5 is the hip joint structure and the femoral support unit shown in FIG. A perspective view of the rotated state is shown.
FIG. 6 is a perspective view of the hip joint structure and the femoral support unit shown in FIG. 3 in a state in which the x-axis center is pronated.
7 is a perspective view of the hip joint structure and the femoral support unit shown in FIG. 3 in a state in which the x-axis center is abducted.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명된 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록, 그리고 당업자에게 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosed subject matter may be thorough and complete, and the spirit of the invention may be sufficiently conveyed to those skilled in the art. Like reference numbers refer to like elements throughout.

도 1은 본 발명에 따른 착용형 보조장치(1000)의 정면 사시도를 도시하며, 도 2는 도 1에 도시된 착용형 보조장치(1000)의 후면 사시도를 도시한다. 1 is a front perspective view of a wearable auxiliary device 1000 according to the present invention, and FIG. 2 is a rear perspective view of the wearable auxiliary device 1000 shown in FIG. 1 .

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 명세서에서 상기 착용형 보조장치(1000)은 장애인, 노약자, 환자, 군인 또는 작업자(이하, '착용자'라 함)의 하체에 착용하여, 보행 동작을 보조하는 로봇일 수 있다. 여기서 보행 동작을 보조한다는 의미는 하체의 운동 기능이 일부 존재하는 착용자의 독립적인 보행을 가능하도록 고관절과 슬관절에 부족한 근력 등을 보전하기 위한 구동력을 제공하거나, 작업자 또는 군인 등이 본인의 신체 능력보다 더 큰 근력과 속도로 움직일 수 있도록 한다는 의미이다.1 and 2, in the present specification, the wearable auxiliary device 1000 is worn on the lower body of a disabled person, the elderly, a patient, a soldier, or a worker (hereinafter referred to as a 'wearer') to assist the walking motion. It could be a robot. Here, assisting in gait motion means providing driving force to preserve muscle strength that is lacking in the hip and knee joints to enable independent walking of a wearer who has some movement function of the lower body, or a worker or soldier This means that you can move with greater strength and speed.

상기 착용형 보조장치는 제어신호를 제공하는 컨트롤러 및 전원 제공을 위한 배터리를 포함하는 본체부(500); 상기 본체부가 후방에 장착되며, 착용자의 허리 영역을 감싸며 장착되고, 착용자의 고관절 측면 영역으로 연장되는 몸체유닛(400); 착용자의 고관절 측면 영역으로 연장된 상기 몸체유닛(400) 양 단부에 장착되는 한 쌍의 고관절 구동기(100a, 100b); 상기 고관절 구동기에 의하여 구동되며, 착용자의 대퇴에 회전 보조력을 제공하는 대퇴 지지유닛(210a, 210b)을 포함하여 구성될 수 있다.The wearable auxiliary device includes a main body 500 including a controller for providing a control signal and a battery for providing power; a body unit 400 that is mounted on the rear side of the main body, wraps around the wearer's waist, and extends to the wearer's hip joint side area; a pair of hip joint actuators (100a, 100b) mounted on both ends of the body unit (400) extending to the side area of the wearer's hip joint; It is driven by the hip actuator, and may include a femoral support unit (210a, 210b) that provides rotational assistance to the wearer's thigh.

또한, 착용자의 고관절의 보조 이외에도 슬관절까지 보조하기 위해서, 상기 대퇴 지지유닛에 장착되는 한 쌍의 슬관절 구동기(100c, 100d); 상기 슬관절 구동기 및 링크부재에 의하여 구동되며, 착용자의 하퇴에 회전 보조력을 제공하는 하퇴 지지유닛(230a, 230b); 및, 상기 하퇴 지지유닛의 단부에 장착되어, 착용자의 발을 지지하는 한 쌍의 족유닛(300a, 300b);을 더 포함하여 구성될 수 있다.In addition, in order to assist the knee joint in addition to the support of the wearer's hip joint, a pair of knee joint actuators (100c, 100d) mounted on the femoral support unit; Lower leg support units (230a, 230b) that are driven by the knee joint actuator and link member and provide rotational assistance to the lower leg of the wearer; And, it is mounted on the end of the lower leg support unit, a pair of foot units (300a, 300b) for supporting the wearer's feet; may be configured to further include.

상기 본체부(500)는 몸체유닛(400)에 장착되며, 한 쌍의 다리 유닛 역시 몸체유닛(400) 상부에 장착될 수 있다.The body part 500 is mounted on the body unit 400 , and a pair of leg units may also be mounted on the body unit 400 .

상기 몸체유닛(400)는 착용자의 척추 방향으로 연장된 프레임 형태의 본체 프레임(510)이 연결될 수 있고, 상기 본체 프레임(510)에 본체가 장착될 수 있다.The body unit 400 may be connected to a body frame 510 in the form of a frame extending in the direction of the wearer's spine, and the body may be mounted to the body frame 510 .

여기서, 상기 다리 유닛은 고관절과 슬관절에 각각 회동 보조력을 제공하는 관절 구동기가 구비될 수 있다.Here, the leg unit may be provided with a joint actuator that provides rotation assistance to the hip joint and the knee joint, respectively.

고관절 구동기는 착용자의 고관절 영역에 장착되고, 슬관절 구동기는 슬관절 영역이 아닌 대퇴 지지유닛에 장착되어 링크부재를 매개로 회동 보조력을 착용자의 슬관절에 제공할 수 있다.The hip joint actuator is mounted on the wearer's hip joint region, and the knee joint actuator is mounted on the femoral support unit instead of the knee joint region to provide rotational assistance to the wearer's knee joint through the link member.

슬관절 구동기를 슬관절 영역이 아닌 대퇴 지지유닛에 장착하는 방법으로 고관절 구동기의 토크 부하를 낮출 수 있으며, 이와 같은 구조는 종래 소개된 고관절 영역에 관절 구동기를 적층시켜 구성하는 구조에 비해 고관절 구조물의 부피를 줄일 수 있는 장점도 있다.The torque load of the hip actuator can be reduced by mounting the knee actuator to the femoral support unit rather than the knee joint region. There are also advantages to reducing it.

정리하면, 각각의 다리유닛은 몸체유닛(400)의 양단부인 고관절 영역에 구비되는 한 쌍의 고관절 구동기(100a, 100b), 각각 한 쌍의 고관절 구동기(100a, 100b)에 연결되어 착용자의 대퇴를 지지 또는 보조하는 한 쌍의 대퇴 지지유닛(210a, 210b), 착용자의 하퇴를 지지 또는 보조하는 한 쌍의 하퇴 지지유닛(230a, 230b), 한 쌍의 상기 대퇴 지지유닛(210a, 210b)과 한 쌍의 상기 하퇴 지지유닛(230a, 230b)을 각각 연결하는 한 쌍의 슬관절 구조(700a, 700b), 상기 한 쌍의 대퇴 지지유닛(210a, 210b)에 장착되되 링크부재를 이용하여 상기 한 쌍의 슬관절 구조(700a, 700b)를 구동시키는 한 쌍의 슬관절 구동기(100c, 100d)를 포함하여 구성될 수 있으며, 하퇴 지지유닛(230a, 230b) 단부에 각각 장착되는 한 쌍의 족유닛(300a, 300b);을 더 포함하여 구성될 수 있다.In summary, each leg unit is connected to a pair of hip joint actuators 100a and 100b provided in the hip joint region, which is both ends of the body unit 400, and a pair of hip joint actuators 100a, 100b, respectively, to support the wearer's thighs. A pair of thigh support units (210a, 210b) to support or assist, a pair of lower leg support units (230a, 230b) to support or assist the wearer's lower leg, a pair of the thigh support units (210a, 210b) and one A pair of knee joint structures (700a, 700b) connecting the pair of the lower leg support units (230a, 230b), respectively, are mounted on the pair of femoral support units (210a, 210b) using a link member. It may be configured to include a pair of knee joint actuators 100c and 100d for driving the knee joint structures 700a and 700b, and a pair of foot units 300a and 300b respectively mounted at the ends of the lower leg support units 230a and 230b. ); may be configured to further include.

도 1 및 도 2에 도시된 착용형 보조장치(1000)는 착용자의 고관절과 슬관절 구동을 위한 관절 구동기(100)가 구비되는 예가 도시되었으나, 필요에 따라 발목관절에도 별도의 구동장치를 구비할 수 있다.Although the wearable auxiliary device 1000 shown in FIGS. 1 and 2 is an example in which the joint actuator 100 for driving the wearer's hip and knee joints is provided, a separate driving device may be provided in the ankle joint as needed. have.

그리고, 각각의 대퇴 지지유닛(210a, 210b) 및 하퇴 지지유닛(230a, 230b)에는 착용자의 대퇴와 하퇴를 대퇴 지지유닛(210a, 210b) 및 하퇴 지지유닛(230a, 230b)에 고정하기 위한 적어도 하나의 밴드 또는 벨트 기타 착용부재 형태의 착용유닛(미도시)를 구비할 수 있으며, 각각의 관절 구동기(100)에서 제공되는 구동력은 결국 착용유닛을 통해 착용자의 대퇴 또는 하퇴에 전달되어 독립 보행을 보조할 수 있다.And, each of the thigh support unit (210a, 210b) and the lower leg support unit (230a, 230b) has the wearer's thigh and lower leg at least for fixing to the femoral support unit (210a, 210b) and the lower leg support unit (230a, 230b). A wearing unit (not shown) in the form of one band or belt or other wearing member may be provided, and the driving force provided by each joint actuator 100 is eventually transmitted to the thigh or lower leg of the wearer through the wearing unit to enable independent walking. can assist

이와 같은 한 쌍의 다리유닛은 착용자의 측면을 따라 배치되되 슬관절 구조는 슬관절 전체를 감싸는 구조를 가질 수 있다.Such a pair of leg units may be arranged along the side of the wearer, but the knee joint structure may have a structure that surrounds the entire knee joint.

전술한 상기 본체부(500)는 착용자의 상체 등판 후방에 배치되므로, 상기 몸체유닛(400)을 통해 상기 본체부가 후방에 장착되며, 상기 몸체유닛(400)은 착용자의 허리 영역을 감싸며 장착되고, 상기 몸체유닛(400)의 양단은 착용자의 허리 측면 영역으로 연장 구성될 수 있다.Since the above-mentioned body part 500 is disposed behind the wearer's upper back plate, the body part is mounted to the rear through the body unit 400, and the body unit 400 is mounted to surround the wearer's waist region, Both ends of the body unit 400 may be configured to extend to the wearer's waist side area.

도 3은 본 발명에 따른 착용형 보조장치의 고관절 구조 및 대퇴 지지유닛(210a, 210b)의 사시도를 도시한다.Figure 3 shows a perspective view of the hip joint structure and the femoral support units (210a, 210b) of the wearable auxiliary device according to the present invention.

설명의 편의를 위하여 착용형 보조장치를 착용한 착용자의 전면 방향 또는 보행 방향을 x축 방향으로 정의하고, 착용형 보조장치를 착용한 착용자의 양측면 방향을 y축 방향으로 정의하며, 수직방향은 z축 방향으로 정의한다.For convenience of explanation, the front direction or walking direction of the wearer wearing the wearable assistive device is defined as the x-axis direction, the direction of both sides of the wearer wearing the wearable assistive device is defined as the y-axis direction, and the vertical direction is z defined in the axial direction.

본 발명에 따른 착용형 보조장치는 신체의 고관절의 다양한 움직임 자유도가 존재하고, 신체의 고관절 위치와 고관절 구동기(100)의 위치의 차이 차이에서 유발되는 착용자의 불편함, 이질감 또는 통증을 최소화하기 위하여, 착용형 보조장치의 고관절 구조의 다양한 관절 자유도를 제공할 수 있는 설계를 제공할 수 있다.The wearable assistive device according to the present invention has various degrees of freedom of movement of the hip joint of the body, and in order to minimize the wearer's discomfort, heterogeneity, or pain caused by the difference between the position of the hip joint and the position of the hip joint actuator 100 of the body. , it is possible to provide a design capable of providing various degrees of joint freedom of the hip joint structure of the wearable assistive device.

일반적으로 외골격 로봇 형태의 착용형 보조장치를 구성하는 고관절 구동기(100) 및 슬관절 구동기(도 1의 100c, 100d 참조)는 착용자의 대퇴와 하퇴의 보조력 제공을 위하여 착용자의 고관절과 슬관절에 y축 중심 보조 토크를 제공할 수 있으나, 착용자의 고관절은 y축 중심 회전 동작 외에도 z축 중심 회전 또는 x축 중심 회전이 허용되므로 본 발명은 착용자의 고관절이 y축 중심 회전 또는 z축 중심 회전에 대응하는 관절 자유도를 제공할 수 있으며, 이하 각각의 관절 자유도를 제공하기 위한 본 발명에 따른 착용형 보조장치의 관절 구조를 설명한다.In general, the hip actuator 100 and the knee joint actuator (see 100c and 100d in FIG. 1 ) constituting a wearable assistive device in the form of an exoskeleton robot are y-axis to the hip and knee joints of the wearer in order to provide assistive force to the wearer's thighs and lower legs. Although it is possible to provide a central assist torque, the wearer's hip joint is allowed to rotate around the z-axis or rotate around the x-axis in addition to the y-axis rotational motion, so the present invention provides that the wearer's hip joint corresponds to the y-axis rotation or the z-axis rotation. It can provide joint degrees of freedom, and the joint structure of the wearable auxiliary device according to the present invention for providing each joint degree of freedom will be described below.

도 3에 도시된 본 발명에 따른 착용형 보조장치는 착용자의 허리 영역을 감싸며 장착되고, 착용자의 고관절 측면 영역으로 연장되는 몸체유닛(400); 상기 몸체유닛(400) 양 단부에 장착되는 한 쌍의 고관절 구동기(100); 및, 상기 고관절 구동기(100)에 의하여 구동되며, 착용자의 대퇴에 회전 보조력을 제공하는 대퇴 지지유닛(210);을 포함하여 구성될 수 있다.The wearable auxiliary device according to the present invention shown in FIG. 3 includes a body unit 400 mounted to surround a wearer's waist region and extending to a hip joint side region of the wearer; a pair of hip joint actuators 100 mounted on both ends of the body unit 400; and a femoral support unit 210 that is driven by the hip joint actuator 100 and provides rotational assistance to the wearer's thigh.

도 1 ?? 도 2를 참조하여 설명한 바와 같이, 착용자의 후면 골반 상부 영역에 몸체유닛(400)이 배치되고, 몸체유닛(400) 상부에 본체부(도 1의 500 참조)가 구비될 수 있다.1 ?? As described with reference to FIG. 2 , the body unit 400 may be disposed in the upper region of the rear pelvis of the wearer, and the body unit (see 500 in FIG. 1 ) may be provided on the upper portion of the body unit 400 .

상기 몸체유닛(400)은 착용자의 후면 골반 상부를 가로지르게 설치되되 양단은 착용자의 측면 방향으로 절곡되어 연장되고 몸체유닛(400) 하부에 고관절 구동기(100)가 장착될 수 있다.The body unit 400 is installed to cross the upper portion of the rear pelvis of the wearer, both ends are bent and extended in the lateral direction of the wearer, and the hip joint actuator 100 may be mounted on the lower portion of the body unit 400 .

전술한 바와 같이, 상기 고관절 구동기(100)는 회전형 모터를 포함할 수 있고, 구동축이 y축 중심으로 회전되어 보조토크 또는 보조력을 제공할 수 있다.As described above, the hip joint actuator 100 may include a rotary motor, and the driving shaft may be rotated around the y-axis to provide auxiliary torque or auxiliary force.

본 발명에 따른 착용형 보조장치의 상기 몸체유닛(400)은 착용자의 대퇴 또는 하지의 z축 중심 회전에 따라 함께 외전 또는 내전되도록 z축 중심 회전 가능하게 구성되며, 상기 대퇴 지지유닛(210)의 회전 중심이 슬라이딩 변위 가능하게 구성될 수 있다.The body unit 400 of the wearable auxiliary device according to the present invention is configured to be rotatable around the z-axis so as to be abducted or adducted together according to the z-axis rotation of the wearer's thighs or lower extremities, and the femoral support unit 210 of The rotation center may be configured to be slidably displaceable.

구체적으로 설명하면, 도 3에 도시된 본 발명에 따른 착용형 보조장치의 몸체유닛(400)은 착용자의 대퇴 또는 하지의 z축 중심 회전에 따라 고관절 구동기와 대퇴 지지유닛이 함께 외전 또는 내전되도록 z축 중심 회전 가능하고 상기 대퇴 지지유닛(210)의 회전 중심이 슬라이딩 변위 가능하도록 적어도 하나의 가로바(420), 상기 가로바(420)에 슬라이딩 가능하게 장착되는 슬라이딩 블록(430), 상기 슬라이딩 블록(430)에 z축 중심 회전 가능하게 체결되며 착용자의 측면 영역으로 연장되는 연장부재(440)를 포함하여 구성될 수 있다.Specifically, the body unit 400 of the wearable auxiliary device according to the present invention shown in FIG. 3 is z so that the hip joint actuator and the femoral support unit are abducted or proned together according to the z-axis rotation of the wearer's thigh or lower extremity. At least one transverse bar 420, a sliding block 430 slidably mounted on the transverse bar 420, the sliding block so that the axis is rotatable and the center of rotation of the femoral support unit 210 is slidably displaceable. It may be configured to include an extension member 440 that is rotatably fastened to the 430 in the z-axis and extends to the side area of the wearer.

상기 가로바(420)는 착용자의 허리 부근을 가로지르도록 장착된 적어도 하나의 바형 부재이며, 도 3에 도시된 실시예에서 2개의 바부재가 가로바(420)를 구성하는 것으로 도시되나 그 개수는 증감 가능하며, 슬라이딩 블록(430)이 슬라이딩 가능한 형태라면 환형 바 이외의 형태로 구성될 수도 있다.The transverse bar 420 is at least one bar-shaped member mounted to cross the vicinity of the wearer's waist, and in the embodiment shown in FIG. 3 , two bar members are shown constituting the transverse bar 420 , but the number is It can be increased or decreased, and if the sliding block 430 is a slidable form, it may be configured in a form other than an annular bar.

또한, 상기 몸체유닛(400)은 상기 가로바(420)에 장착되어 슬라이딩 가능하게 변위 가능한 한 쌍의 슬라이딩 블록(430)을 포함하여 구성될 수 있다. 상기 슬라이딩 블록(430)은 착용자의 고관절 또는 대퇴의 z축 중심 회전이 발생되는 경우 상기 가로바(420) 상에서 슬라이딩 되도록 상기 가로바(420)에 장착될 수 있다.In addition, the body unit 400 may be configured to include a pair of sliding blocks 430 that are mounted on the horizontal bar 420 to be slidably displaceable. The sliding block 430 may be mounted on the horizontal bar 420 to slide on the horizontal bar 420 when the z-axis rotation of the wearer's hip joint or thigh occurs.

그리고, 상기 슬라이딩 블록(430)에 z축 중심 회전 가능하게 체결되며 착용자의 측면 영역으로 연장되는 연장부재(440)가 구비될 수 있다.In addition, an extension member 440 that is rotatably fastened to the sliding block 430 around the z-axis and extends to a side area of the wearer may be provided.

상기 연장부재(440)는 착용자의 몸통을 감싸도록 절곡된 형상으로 구성되되 외측 단부 하부에는 고관절 구동기(100)가 장착되고, 내측 단부는 슬라이딩 블록(430)에 z축 중심 회전 가능하게 장착될 수 있다. The extension member 440 is configured in a bent shape to surround the wearer's torso, and the hip joint actuator 100 is mounted on the lower portion of the outer end, and the inner end of the extension member 440 is rotatably mounted on the sliding block 430 on the z-axis. have.

상기 연장부재(440)는 착용형 보조장치를 착용한 착용자의 몸통의 움직임에 따라 함께 움직이는 구성이다.The extension member 440 is configured to move together with the movement of the body of the wearer wearing the wearable auxiliary device.

따라서, 착용자의 고관절 또는 대퇴가 z축 중심으로 회전되는 경우 상기 연장부재(440) 역시 대퇴골을 중심으로 회전할 수 있다. 이 경우, 전술한 바와 같이 신체 고관절의 회전 중심에 대한 상기 연장부재(440)의 자연스러운 회전을 허용하기 위해서는 상기 연장부재(440)의 회전 중심이 고정된 위치에 존재하면 안된다.Accordingly, when the wearer's hip joint or thigh is rotated about the z-axis, the extension member 440 may also rotate about the femur. In this case, in order to allow natural rotation of the extension member 440 with respect to the center of rotation of the hip joint as described above, the rotation center of the extension member 440 should not exist in a fixed position.

즉, 상기 연장부재(440)가 착용자의 고관절 또는 대퇴의 z축 방향 회전시 연장부재(440)의 외측 단부만 회전되면 안되고 연장부재(440)의 내측단부 역시 대퇴골 상단을 기준으로 함께 z축 중심으로 회전되도록 해야 한다. That is, when the extension member 440 rotates in the z-axis direction of the wearer's hip or thigh, only the outer end of the extension member 440 should not be rotated, and the inner end of the extension member 440 is also the z-axis center with reference to the upper end of the femur. should be rotated to

따라서, 착용자의 고관절 또는 대퇴의 z축 중심 회전에 대하여 상기 몸체유닛(400)을 구성하는 연장부재(440)의 회전에 대응하여 연장부재(440)의 내측 단부가 회전 가능하게 결합된 슬라이딩 블록(430)이 대퇴골을 중심으로 회전하는 것과 유사하게 슬라이딩 블록(430)을 슬라이딩 시키는 구조가 채용될 수 있다. 이에 대한 설명은 도 4 및 도 5를 참조하여 뒤로 미룬다.Accordingly, the inner end of the extension member 440 is rotatably coupled to the sliding block ( A structure for sliding the sliding block 430 similar to that of the 430 rotating around the femur may be employed. A description thereof will be deferred with reference to FIGS. 4 and 5 .

그리고, 상기 가로바(420)의 중심부 및 양단에 스토퍼 부재(410, 450)가 장착되어, 각각의 슬라이딩 블록(430)의 슬라이딩 범위가 구획되고, 슬라이딩 블록(430)의 이탈 등을 방지할 수 있다. 즉, 상기 스토퍼 부재(410, 450)는 가로바(420)의 중심부 경계를 구획하기 위한 중심부 스토퍼 부재(410)와 양단 스토퍼 부재(450)가 구비되어 좌우 고관절 또는 좌우 대퇴의 움직임에 따라 각각의 슬라이딩 블록(430)의 슬라이딩 변위 범위를 결정할 수 있다.In addition, the stopper members 410 and 450 are mounted at the center and both ends of the horizontal bar 420, so that the sliding range of each sliding block 430 is partitioned, and the sliding block 430 can be prevented from being separated. have. That is, the stopper members 410 and 450 are provided with a central stopper member 410 and both end stopper members 450 for dividing the central boundary of the horizontal bar 420, so that each A sliding displacement range of the sliding block 430 may be determined.

그리고, 상기 연장부재(440)의 외측 단부, 구체적으로 외측 단부 하부에 고관절 구동기(100)기 장착될 수 있다.In addition, the hip joint actuator 100 may be mounted on the outer end of the extension member 440 , specifically, on the lower portion of the outer end.

상기 고관절 구동기(100)는 고관절 영역에 배치되는 것이 바람직하고, 상기 몸체유닛(400)은 허리를 감싸는 위치에 설치될 수 있으므로, 허리와 고관절의 높이차를 보상하기 위하여, 상기 몸체유닛(400)을 구성하는 연장부재(440)의 단부에 구동기 장착부재(110)가 추가로 구비될 수 있다.The hip joint actuator 100 is preferably disposed in the hip joint area, and the body unit 400 may be installed at a position surrounding the waist, so to compensate for the height difference between the waist and the hip joint, the body unit 400 A driver mounting member 110 may be additionally provided at an end of the extension member 440 constituting the .

상기 구동기 장착부재(110)는 상기 연장부재(440)의 외측 단부에 하방으로 체결될 수 있다. 또한, 상기 구동기 장착부재는 별도로 구성되지 않고, 상기 몸체유닛(400)의 연장부재(440)와 일체로 구성될 수도 있다.The driver mounting member 110 may be coupled downwardly to the outer end of the extension member 440 . In addition, the actuator mounting member is not configured separately, and may be integrally configured with the extension member 440 of the body unit 400 .

그리고, 도 3에 도시된 실시예에서, 상기 가로바(420)는 직선 형태로 구성되는 것으로 도시되나, 상기 가로바(420)가 몸체를 좀더 감싸고 연장부재(440)의 내측단의 움직임 궤적을 결정하는 슬라이딩 블록(430)이 곡선 형태의 가로바(420)를 따라 슬라이딩 되도록 하여 신체의 고관절의 움직임을 더욱 유사하게 모사하는 관절 자유도를 제공할 수 있다.And, in the embodiment shown in FIG. 3 , the transverse bar 420 is shown to be configured in a straight shape, but the transverse bar 420 wraps around the body more and shows the movement trajectory of the inner end of the extension member 440 . By allowing the sliding block 430 to be determined to slide along the curved horizontal bar 420, it is possible to provide a degree of joint freedom that more closely simulates the movement of the hip joint of the body.

또한, 상기 연장부재(440)도 플랫한 판재를 절곡하여 구성하지 않고, 곡면 형태로 밴딩하여 착용자의 몸통을 감싸는 형상으로 구성될 수도 있다.In addition, the extension member 440 may also be configured not to bend a flat plate, but to bend in a curved shape to surround the wearer's body.

도 4는 도 3에 도시된 고관절 구조 및 대퇴 지지유닛(210)이 z축 중심으로 외측으로 회전된 상태의 사시도를 도시하며, 도 5는 도 3에 도시된 고관절 구조 및 대퇴 지지유닛(210)이 z축 중심 내측으로 회전된 상태의 사시도를 도시한다.4 is a perspective view of the hip joint structure and the femoral support unit 210 shown in FIG. 3 rotated outwardly about the z-axis, and FIG. 5 is the hip joint structure and the femoral support unit 210 shown in FIG. 3 . A perspective view of this z-axis center rotated inward is shown.

도 4에 도시된 고관절 구조는 착용자의 왼쪽(도면상 오른쪽) 고관절 또는 대퇴가 z축을 중심으로 외측 방향으로 회전하여 움직이고, 착용자의 오른쪽(도면상 왼쪽) 고관절 또는 대퇴는 z축 기준 정위치 상태이다.In the hip joint structure shown in FIG. 4, the wearer's left (right side in the drawing) hip joint or femur rotates outwardly around the z-axis, and the wearer's right (left side in the drawing) hip joint or thigh is in an upright position based on the z-axis. .

이 경우, 상기 연장부재(440)가 외측으로 회전되는 경우, 도 4에 도시된 바와 같이, 전개되는 연장부재(440)에 연결된 슬라이딩 블록(430)은 상기 가로바(420)의 중심부 방향으로 슬라이딩되어 신체의 고관절의 회전 중심인 대퇴골 상단을 중심으로 하체 보조장치의 연장부재(440) 외측 단부와 내측 단부가 동시에 회전하는 듯한 효과를 얻을 수 있다.In this case, when the extension member 440 is rotated outward, as shown in FIG. 4 , the sliding block 430 connected to the expanded member 440 slides toward the center of the horizontal bar 420 . As a result, it is possible to obtain an effect as if the outer end and inner end of the extension member 440 of the lower body auxiliary device rotate at the same time around the upper end of the femur, which is the center of rotation of the hip joint of the body.

도 4에 도시된 착용형 보조장치는 착용자가 서있는 상태에서 고관절 구조 및 대퇴 지지유닛(210)이 z축 중심으로 외측으로 회전된 상태로 이해할 수 있지만, 이러한 고관절 구조 및 대퇴 지지유닛(210)이 z축 중심으로 외측으로 회전되는 움직임은 착용자가 다리를 벌리거나 몸을 비트는 다양한 동작에서 함께 고관절 자유도를 제공할 수 있다.The wearable auxiliary device shown in FIG. 4 can be understood as a state in which the hip joint structure and the femoral support unit 210 are rotated outwardly about the z-axis in a state in which the wearer is standing, but the hip joint structure and the femoral support unit 210 are The outward rotation around the z-axis can provide hip joint freedom in various motions of the wearer spreading their legs or twisting their body.

예들 들면, 착용자가 왼쪽 다리를 앞으로 들고 무릎이 원형이 되도록 대퇴를 회전시키는 스트레칭 동작의 경우에도 대퇴골은 골반에 대하여 회전하게 되고, 착용형 보조장치의 착용유닛을 구성하는 연장부재(440)의 회전을 유발하게 되고 그때 슬라이딩 블록(430)은 함께 슬라이딩 되어 착용자의 움짐임을 허용할 수 있다.For example, even in the case of a stretching operation in which the wearer raises the left leg forward and rotates the thigh so that the knee becomes circular, the femur rotates with respect to the pelvis, and the extension member 440 constituting the wearing unit of the wearable auxiliary device rotates and then the sliding block 430 may slide together to allow movement of the wearer.

도 5에 도시된 고관절 구조는 착용자의 왼쪽(도면상 오른쪽) 고관절 또는 대퇴가 z축을 중심으로 내측 방향으로 회전하여 움직이고, 착용자의 오른쪽(도면상 왼쪽) 고관절 또는 대퇴는 z축 기준 정위치 상태이다. In the hip joint structure shown in FIG. 5, the wearer's left (right side in the drawing) hip joint or femur rotates in the inward direction about the z-axis, and the wearer's right (left side in the drawing) hip joint or thigh is in an upright position based on the z-axis. .

따라서, 도 4에 도시된 실시예를 통한 설명과 반대로 도 5에 도시된 움직임은 상기 연장부재(440)가 내측으로 회전되고, 내측으로 회전되는 연장부재(440)에 연결된 슬라이딩 블록(430)은 도 4를 참조한 이유와 마찬가지 이유로 상기 가로바(420)의 외측 방향으로 슬라이딩될 수 있다.Therefore, contrary to the description through the embodiment shown in FIG. 4 , in the movement shown in FIG. 5 , the extension member 440 is rotated inward, and the sliding block 430 connected to the extension member 440 rotated inwardly is For the same reason as referring to FIG. 4 , the horizontal bar 420 may be slid in an outward direction.

그리고, 도 4 및 도 5에 도시된 실시예에서 몸체유닛(400)을 구성하는 한 쌍의 슬라이딩 블록(430)은 각각 가로바(420)의 중심부 스토퍼 부재(410)와 양단 스토퍼 부재(450)에 의하여 구획된 영역에서 고관절 또는 대퇴의 움직임에 따라 슬라이딩되며 직동 관절로 역할할 수 있다.And, a pair of sliding blocks 430 constituting the body unit 400 in the embodiment shown in FIGS. 4 and 5 are a center stopper member 410 and both end stopper members 450 of the transverse bar 420, respectively. It slides according to the movement of the hip joint or femur in the area partitioned by the .

도 4 및 도 5는 착용자의 고관절이 보행 동작과 같이 y축 중심 회전되는 경우가 아닌 z축 중심으로 회전되거나 비틀리는 경우의 착용형 보조장치의 자유도를 제공하는 구조를 설명하였다.4 and 5 illustrate a structure that provides the degree of freedom of the wearable auxiliary device when the wearer's hip joint is rotated or twisted about the z-axis, not the case where the wearer's hip is rotated about the y-axis like a walking motion.

마찬가지로, 신체의 고관절의 움직임은 y축 중심의 회전 성분 및 z축 중심 회전 성분 이외에 x축 중심 회전 성분을 포함하여 구성될 수도 있다.Similarly, the movement of the hip joint of the body may include an x-axis rotation component in addition to a y-axis rotation component and a z-axis rotation component.

이를 위하여 본 발명에 따른 하체 보조장치는 대퇴 지지유닛(210)이 고관절 구동기(100)에 대하여 x축 중심 회전이 가능하게 체결되어 연결되어 고관절의 x축 중심 회전자유도를 제공할 수 있다.To this end, in the lower body auxiliary apparatus according to the present invention, the femoral support unit 210 is coupled to enable rotation in the x-axis with respect to the hip joint actuator 100, thereby providing a degree of freedom of rotation in the x-axis of the hip joint.

즉, 본 발명에 따른 하체 보조장치의 경우, 상기 대퇴 지지유닛(210)은 착용자의 대퇴의 외전 또는 내전에 따라 함께 외전 또는 내전되도록 상기 고관절 구동기(100)에 대하여 회전 가능하게 체결될 수 있다.That is, in the case of the lower body auxiliary device according to the present invention, the femoral support unit 210 may be rotatably fastened with respect to the hip joint actuator 100 so as to be abducted or adducted together according to the abduction or adduction of the wearer's thigh.

이를 위하여, 도 3, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 고관절 구동기(100)는 대퇴 지지유닛(210)의 외전 또는 내전을 허용하는 내외전 유닛(140)을 매개로 상기 대퇴 지지유닛(210)과 체결될 수 있다.To this end, as shown in Figs. 3, 6 and 7, the hip joint actuator 100 is the femoral support unit via an adduction or adduction unit 140 that allows abduction or adduction of the femoral support unit 210. It may be fastened with 210 .

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 내외전 유닛(140)은 상기 고관절 구동기(100)의 출력부재와 체결되는 경첩부재(120) 및 상기 경첩부재(120)에 x축 중심으로 회전 가능하게 체결되는 슬라이딩 부재(130);를 포함하여 구성될 수 있고, 상기 슬라이딩 부재(130)는 대퇴 지지유닛(210)과 체결될 수 있다.As shown in FIG. 3 , the external/external unit 140 is rotatably fastened to the hinge member 120 and the hinge member 120 coupled to the output member of the hip joint actuator 100 about the x-axis. The sliding member 130 may be configured to include, and the sliding member 130 may be coupled to the femoral support unit 210 .

상기 고관절 구동기(100)는 로터리 모터로 구성될 수 있고, 모터의 출력단에 출력부재(미도시)가 연결될 수 있다. 도 3에 도시된 본 발명에 따른 착용형 보조장치의 고관절 구동기(100)의 출력부재에는 'ㄷ'자 단면의 경첩부재(120)가 장착되어 고관절 구동기(100)의 구동에 따라 회전될 수 있다.The hip joint actuator 100 may be configured as a rotary motor, and an output member (not shown) may be connected to an output terminal of the motor. The output member of the hip joint actuator 100 of the wearable auxiliary device according to the present invention shown in FIG. 3 is equipped with a 'C'-shaped hinge member 120 and can be rotated according to the operation of the hip joint actuator 100. .

상기 경첩부재(120)는 회전축이 구비되고, 상기 회전축에 슬라이딩 부재(130)가 힌지 결합될 수 있다. 이러한 경우, 상기 슬라이딩 부재(130)는 상기 고관절 구동기(100)의 구동 토크가 대퇴 지지유닛(210)으로 전달됨과 동시에 대퇴 지지유닛(210)의 내전과 외전을 허용할 수 있다.The hinge member 120 may have a rotation shaft, and the sliding member 130 may be hinged to the rotation shaft. In this case, the sliding member 130 may allow the pronation and abduction of the femoral support unit 210 while the driving torque of the hip joint actuator 100 is transmitted to the femoral support unit 210 .

이와 같은 고관절 구동기(100)와 대퇴 지지유닛(210)을 연결하는 내외전 유닛(140)을 구비하여, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 고관절 구동기(100)에 대하여 상기 대퇴 지지유닛(210)은 내전 또는 외전되는 구조를 갖게 되어 신체 하지의 내전와 외전에 대응하여 하체 보조장치의 관절 자유도를 제공할 수 있다.As shown in FIGS. 6 and 7, by providing an external/external unit 140 connecting the hip joint actuator 100 and the femoral support unit 210, the femoral support unit with respect to the hip joint actuator 100 ( 210) has a structure that is adducted or abducted to provide joint freedom of the lower body auxiliary device in response to adduction and abduction of the lower extremities of the body.

또한, 신체 하지의 내전 또는 외전 동작의 회전 중심 역시 골반에 연결된 대퇴골 상단이고 고관절 구동기(100)와 체결된 내외전 유닛(140)은 고관절 구동기(100) 하부에 장착된다. 따라서, 대퇴 지지유닛(210)이 x축 중심으로 회전이 허용되더라도 내외전 유닛(140)의 회전축과 고관절 회전 중심인 대퇴골 상단의 위치 편차가 존재하므로 단순히 대퇴 지지유닛(210)을 고관절 구동기(100) 측에 x축 중심으로 회전 가능하게 연결하고, 착용자가 착용형 보조장치를 착용한 상태에서 하지를 외전 내전하는 경우, 하지의 피부와 착용형 보조장치의 대퇴 지지유닛(210) 내부 사이에 길이 편차에 따른 마찰 또는 간섭이 발생될 수 있고, 허용된 내전 또는 외전 범위를 충분히 활용하기 어려울 수 있다.In addition, the rotation center of the adduction or abduction motion of the lower extremities is also the upper end of the femur connected to the pelvis, and the adduction/abduction unit 140 coupled to the hip joint actuator 100 is mounted below the hip joint actuator 100 . Therefore, even if the femoral support unit 210 is allowed to rotate around the x-axis, there is a position difference between the rotation axis of the internal/external rotation unit 140 and the upper end of the femur, which is the center of rotation of the hip joint. ) side rotatably connected to the x-axis, and when the wearer abducts and pronates the lower extremities while wearing the wearable auxiliary device, the length between the skin of the lower extremity and the inside of the femoral support unit 210 of the wearable auxiliary device Friction or interference due to deviation may occur, and it may be difficult to fully utilize the allowed range of adduction or abduction.

따라서, 본 발명은 고관절 구동기(100)에 대하여 상기 대퇴 지지유닛(210)을 회전 가능하게 연결함과 동시에 대퇴 지지유닛(210)의 내전과 외전에 따라 대퇴 지지유닛(210)의 길이가 조절되도록 하여 신체의 고관절의 회전 중심과 내외전 유닛(140)의 회전축의 불일치로 발생되는 불편함을 완화할 수 있다.Therefore, the present invention rotatably connects the femoral support unit 210 with respect to the hip joint actuator 100 and at the same time adjusts the length of the femoral support unit 210 according to the adduction and abduction of the femoral support unit 210. Accordingly, it is possible to alleviate discomfort caused by mismatch between the rotational center of the body's hip joint and the rotational axis of the internal/external adduction unit 140 .

구체적으로, 상기 대퇴 지지유닛(210)은 대퇴의 외전 또는 내전에 따라 슬라이딩 방식으로 상기 고관절 구동기(100)와의 연결길이가 가변되도록 구성될 수 있다.Specifically, the femoral support unit 210 may be configured such that the connection length with the hip joint actuator 100 is variable in a sliding manner according to abduction or adduction of the femur.

전술한 바와 같이, 상기 내외전 유닛(140)은 상기 고관절 구동기(100)의 출력부재와 체결되는 경첩부재(120) 및 상기 경첩부재(120)에 x축 중심으로 회전 가능하게 체결되는 슬라이딩 부재(130);를 포함하여 구성될 수 있고, 상기 대퇴 지지유닛(210)에는 슬라이딩 레일(215)이 구비되고, 상기 내외전 유닛(140)의 슬라이딩 부재(130)가 상기 슬라이딩 레일(215)에 슬라이딩 가능하게 체결될 수 있다.As described above, the external/external unit 140 includes a hinge member 120 coupled to the output member of the hip joint actuator 100 and a sliding member rotatably coupled to the hinge member 120 about the x-axis ( 130); may be configured to include, the thigh support unit 210 is provided with a sliding rail 215, the sliding member 130 of the external and external rotation unit 140 is sliding on the sliding rail (215). possible to be fastened.

따라서, 도 6에 도시된 바와 같이, 대퇴 지지유닛(210)이 상기 내외전 유닛(140)을 중심으로 내전되면, 신체의 하지 외측면의 스트레칭에 대응하여 내외전 유닛(140)의 슬라이딩 부재(130)가 장착되는 슬라이딩 레일(215)을 구비한 대퇴 지지유닛(210)은 고관절 구동기(100)와 연결길이가 길어지는 방향(하방향)으로 슬라이딩 변위될 수 있다.Therefore, as shown in FIG. 6, when the femoral support unit 210 is adducted around the adductor unit 140, the sliding member ( The femoral support unit 210 provided with the sliding rail 215 on which 130 is mounted may be slidably displaced in a direction (downward) in which the connection length with the hip joint actuator 100 is increased.

반대로, 도 7에 도시된 바와 같이, 대퇴 지지유닛(210)이 상기 내외전 유닛(140)을 중심으로 외전되면, 신체의 하지 외측면의 수축에 대응하여 내외전 유닛(140)의 슬라이딩 부재(130)가 장착되는 슬라이딩 레일(215)을 구비한 대퇴 지지유닛(210)은 고관절 구동기(100)와 연결길이가 짧아지는 방향(상방향)으로 슬라이딩 변위될 수 있다. Conversely, as shown in FIG. 7 , when the femoral support unit 210 is abducted around the abduction unit 140, the sliding member ( The femoral support unit 210 having the sliding rail 215 on which 130 is mounted may be slidably displaced in a direction (upward) in which the connection length to the hip joint actuator 100 is shortened.

이와 같이 대퇴 지지유닛(210)이 착용자의 대퇴 또는 하지의 내전 또는 외전에 대응하여 내전 또는 외전이 가능하도록 구성됨과 동시에 회전 중심 불일치에 의하여 발생되는 불편함을 해소하기 위하여 상기 대퇴 지지유닛(210)을 상기 고관절 구동기(100)를 연결하는 내외전 유닛(140)에 대응하여 슬라이딩 되도록 구성할 수 있다.In this way, the femoral support unit 210 is configured to enable adduction or abduction in response to adduction or abduction of the thigh or lower extremities of the wearer, and at the same time to solve the inconvenience caused by the rotation center mismatch, the thigh support unit 210 can be configured to slide in response to the external/external unit 140 connecting the hip joint actuator 100 .

그리고, 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한 몸체유닛(400)을 구성하는 연장부재(440)의 슬라이딩 동작을 포함하는 z축 중심 회전 자유도를 제공하는 관절구조와 도 6 및 도 7을 참조하여 설명한 대퇴 지지유닛(210)의 슬라이딩 동작을 포함하는 x축 중심 회전 자유도는 착용자의 특정 동작에서 동시에 자유도를 제공할 수 있다.And, the joint structure that provides the degree of freedom of rotation around the z-axis including the sliding operation of the extension member 440 constituting the body unit 400 described with reference to FIGS. 4 and 5 and described with reference to FIGS. 6 and 7 The degree of freedom of rotation around the x-axis including the sliding motion of the femoral support unit 210 may provide a degree of freedom at the same time in a specific motion of the wearer.

따라서, 본 발명에 따른 착용형 보조장치를 착용한 착용자가 전술한 무릎을 들어 올려 돌리기, 발차기 또는 빠르게 달리기 등 신체의 움직임이 z축 기준 회전 및 x축 중심 회전 또는 그에 대응하는 동작성분이 포함된 움직임을 수행하는 경우, 몸체유닛(400)의 연장부재(440)가 슬라이딩되며 회전됨과 동시에 대퇴 지지유닛(210)이 고관절 구동기(100)에 대하여 회전됨과 동시에 슬라이딩되는 일련의 움직임이 발생될 있다. Therefore, the movement of the body such as lifting and turning, kicking, or fast running of the wearer wearing the wearable assistive device according to the present invention includes the z-axis rotation and the x-axis rotation or corresponding motion components. When performing the movement, the extension member 440 of the body unit 400 slides and rotates, and at the same time, the femoral support unit 210 rotates with respect to the hip actuator 100 and a series of sliding movements are generated. .

또한, 이러한 다양한 관절 자유도는 착용자의 신체 특성 또는 버릇 등에 따른 착용형 보조장치의 전용 설계 필요성을 관절의 회전 자유도 및 슬라이딩 범위가 흡수하여 완화할 수 있는 부수적 효과도 있다.In addition, these various degrees of freedom also have a side effect of absorbing the need for a dedicated design of a wearable auxiliary device according to the wearer's physical characteristics or habits, etc., by absorbing the rotational freedom and sliding range of the joint.

본 명세서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 당업자는 이하에서 서술하는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 변형된 실시가 기본적으로 본 발명의 특허청구범위의 구성요소를 포함한다면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다Although the present specification has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art can variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims described below. will be able to carry out Therefore, if the modified implementation basically includes the elements of the claims of the present invention, it should be considered that all of them are included in the technical scope of the present invention.

1000 : 착용형 보조장치
100 : 관절 구동기
210, 230 : 대퇴 지지유닛, 하퇴 지지유닛
300 : 족유닛
400 : 몸체유닛
500 : 본체부
1000: wearable auxiliary device
100: joint actuator
210, 230: thigh support unit, lower leg support unit
300: foot unit
400: body unit
500: body part

Claims (12)

착용자의 허리 영역을 감싸며 장착되고, 착용자의 고관절 측면 영역으로 연장되는 몸체유닛;
상기 몸체유닛 양 외측 단부에 장착되는 한 쌍의 고관절 구동기; 및,
상기 고관절 구동기에 의하여 구동되며, 착용자의 대퇴에 회전 보조력을 제공하는 대퇴 지지유닛;을 포함하고,
상기 몸체유닛은 적어도 하나의 가로바, 상기 가로바에 슬라이딩 가능하게 장착되는 슬라이딩 블록 및 상기 슬라이딩 블록에 z축 중심 회전 가능하게 체결되며 착용자의 측면 영역으로 연장되는 연장부재;를 포함하며,
상기 몸체유닛의 연장부재는 착용자의 대퇴 또는 하지의 z축 중심 회전에 따라 함께 외전 또는 내전되도록 상기 고관절 구동기와 z축 중심 회전 가능하게 체결되고, 상기 대퇴 지지유닛의 회전 중심이 슬라이딩 변위 가능한 것을 특징으로 하는 하체 보조장치.
a body unit mounted around the wearer's waist region and extending to the wearer's hip joint side region;
a pair of hip joint actuators mounted on both outer ends of the body unit; and,
It is driven by the hip joint actuator, and includes a femoral support unit that provides rotational assistance to the wearer's thigh.
The body unit includes at least one transverse bar, a sliding block slidably mounted on the transverse bar, and an extension member that is rotatably fastened to the sliding block in a z-axis center and extends to a side area of the wearer,
The extension member of the body unit is rotatably fastened to the hip joint actuator and the z-axis so as to be abducted or pronated together according to the z-axis rotation of the wearer's thighs or lower extremities, and the rotational center of the femoral support unit is slidably displaceable. lower body assist device.
제1항에 있어서,
상기 연장부재가 외측으로 회전되는 경우, 전개되는 연장부재에 연결된 슬라이딩 블록은 상기 가로바의 중심부 방향으로 슬라이딩되는 것을 특징으로 하는 하체 보조장치.
According to claim 1,
When the extension member is rotated outward, the sliding block connected to the extended member to be deployed slides toward the center of the horizontal bar.
제1항에 있어서,
상기 연장부재가 내측으로 회전되는 경우, 접히는 연장부재에 연결된 슬라이딩 블록은 상기 가로바의 외측 방향으로 슬라이딩되는 것을 특징으로 하는 하체 보조장치.
According to claim 1,
When the extension member is rotated inward, the sliding block connected to the folding extension member slides in an outer direction of the horizontal bar.
제1항에 있어서,
상기 가로바의 중심부 및 양단에 스토퍼 부재가 장착되어, 각각의 슬라이딩 블록의 슬라이딩 범위가 구획되는 것을 특징으로 하는 하체 보조장치.
According to claim 1,
The lower body auxiliary device, characterized in that the stopper member is mounted on the center and both ends of the horizontal bar, the sliding range of each sliding block is partitioned.
제1항에 있어서,
상기 고관절 구동기는 상기 연장부재의 외측 단부 하부에 장착되는 것을 특징으로 하는 하체 보조장치.
According to claim 1,
The lower body auxiliary device, characterized in that the hip joint actuator is mounted below the outer end of the extension member.
제5항에 있어서,
상기 고관절 구동기는 상기 연장부재 외측 단부에 하방으로 연결되는 구동기 장착부재에 장착되는 것을 특징으로 하는 하체 보조장치.
6. The method of claim 5,
The hip joint actuator is a lower body auxiliary device, characterized in that it is mounted on the actuator mounting member that is connected downwardly to the outer end of the extension member.
착용자의 허리 영역을 감싸며 장착되고, 착용자의 고관절 측면 영역으로 연장되는 몸체유닛;
상기 몸체유닛 양 외측 단부에 장착되는 한 쌍의 고관절 구동기; 및,
상기 고관절 구동기에 의하여 구동되며, 착용자의 대퇴에 회전 보조력을 제공하는 대퇴 지지유닛;을 포함하고,
상기 몸체유닛은 적어도 하나의 가로바, 상기 가로바에 슬라이딩 가능하게 장착되는 슬라이딩 블록, 상기 슬라이딩 블록에 z축 중심 회전 가능하게 체결되며 착용자의 측면 영역으로 연장되는 연장부재;를 포함하고,
상기 대퇴 지지유닛은 착용자의 대퇴의 x축 중심 외전 또는 내전에 따라 함께 외전 또는 내전되도록 상기 고관절 구동기에 대하여 회전 가능하게 체결되며,
상기 대퇴 지지유닛은 대퇴의 x축 중심 외전 또는 내전에 따라 슬라이딩 방식으로 상기 고관절 구동기와의 연결길이가 가변되는 것을 특징으로 하는 하체 보조장치.
a body unit mounted around the wearer's waist region and extending to the wearer's hip joint side region;
a pair of hip joint actuators mounted on both outer ends of the body unit; and,
It is driven by the hip joint actuator, and includes a femoral support unit that provides rotational assistance to the wearer's thigh.
The body unit includes at least one transverse bar, a sliding block slidably mounted on the transverse bar, and an extension member that is rotatably fastened to the sliding block on the z-axis and extends to the side area of the wearer,
The femoral support unit is rotatably fastened with respect to the hip joint actuator so as to be abducted or adducted together according to the x-axis central abduction or adduction of the wearer's thigh,
The femoral support unit is a lower body auxiliary device, characterized in that the connection length with the hip joint actuator is variable in a sliding manner according to the x-axis central abduction or adduction of the femur.
제7항에 있어서,
상기 고관절 구동기는 대퇴 지지유닛의 외전 또는 내전을 허용하는 내외전 유닛을 매개로 상기 대퇴 지지유닛과 체결되는 것을 특징으로 하는 하체 보조장치.
8. The method of claim 7,
The hip joint actuator is a lower body auxiliary device, characterized in that it is fastened to the femoral support unit via an adduction unit that allows abduction or adduction of the femoral support unit.
제8항에 있어서,
상기 내외전 유닛은 상기 고관절 구동기의 출력부재와 체결되는 경첩부재 및 상기 경첩부재에 x축 중심으로 회전 가능하게 체결되는 슬라이딩 부재;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 하체 보조장치.
9. The method of claim 8,
and the external/external unit includes a hinge member coupled to the output member of the hip joint actuator and a sliding member rotatably coupled to the hinge member about the x-axis.
제9항에 있어서,
상기 대퇴 지지유닛에 슬라이딩 레일이 구비되고, 상기 내외전 유닛의 슬라이딩 부재가 상기 슬라이딩 레일에 슬라이딩 가능하게 체결되는 것을 특징으로 하는 하체 보조장치.
10. The method of claim 9,
A sliding rail is provided on the femoral support unit, and a sliding member of the external/external unit is slidably fastened to the sliding rail.
제7항에 있어서,
상기 고관절 구동기는 상기 연장부재의 외측 단부 하부에 장착되는 것을 특징으로 하는 하체 보조장치.
8. The method of claim 7,
The lower body auxiliary device, characterized in that the hip joint actuator is mounted below the outer end of the extension member.
제11항에 있어서,
상기 고관절 구동기는 상기 연장부재 외측 단부에 하방으로 연결되는 구동기 장착부재에 장착되는 것을 특징으로 하는 하체 보조장치.
12. The method of claim 11,
The hip joint actuator is a lower body auxiliary device, characterized in that it is mounted on the actuator mounting member that is connected downwardly to the outer end of the extension member.
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